Arquitectura de procesadores (Introducción)gnudelman/Arq_Procesadores... · 2013-04-20 · Introducción Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Buenos Aires Año 1985:

Arquitectura de procesadores (Introducción)

Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Buenos Aires

Técnicas Digitales III Ing. Gustavo Nudelman 2013

Introducción


Año 1978: Se lanza la familia iaPx86

Procesador de 16 bits

Compromiso público de compatibilidad ascendente.

Procesador base de la primer IBM PC

Año 1982: Procesador 80286

Arquitectura de 16 bits

Capacidad de multitasking Entorno de protección

Introducción


Año 1985: Procesador 80386. (Arquitectura IA-32)

Arquitectura de 32 bits

Capacidad de multitasking Entorno de protección mejorado

Unidad de paginación

Son evoluciones de la misma arquitectura los modelos: 486 – Pentiun,

Pentiun II, Pentium III y los primeros modelos de Pentium Iv

Año 2003: Arquitectura AMD 64

Procesador de 64 bits

Incorporado luego con Intel en modelos posteriores de P4

Cada Implementación de la evolución es compatible con todos los modelos anteriores. Muchas veces los incluyen como un sub-modo de trabajo

Arquitectura Intel - Modos de operación


IA - Modos de operación - Estados


Modo Real (16 bits) – Entorno de ejecución


Un procesador X86 arranca en este modo de compatibilidad básico

Direccionamiento en modo real


• El programador especifica una dirección lógica compuesta por

• Un selector de segmento de 16 bits (CS, DS, ES)

• Un desplazamiento (Offset de 16 bits: IP, SP, SI, DI)

• Se obtiene una dirección de 20 (dirección lineal) mediante la siguiente

suma desplazada. Asimismo es la que entrega el pinout del procesador

(dirección física)

• Al energizar un procesador X86, este buscará la primer instrucción a ejecutar en

la dirección lógica 0xFFFF:0x0000 la cual corresponde a la dirección física

0xFFFF0


Lab 1

Subtitulo o nombre del capitulo

Universidad Tecnológica

Nacional

1. Estructura de un programa booteable

2. Compilación

3. Depuración con Bochs

Modo Protegido / multitarea - Requerimientos


• Area de memoria exclusiva para cada tarea almacene su código y

sus datos

• Area de memoria común para permitir la comunicación.

• Sistema de protección entre áreas de memoria

• Sistema de protección para recursos de hardware

• Posibilidad de virtualizar el direccionamiento a memoria

Modo Compatibilidad 32 o Modo protegido – Entorno de ejecución


Registro EFLAGS


Modo legacy 32 o “Modo protegido” – Recursos para el sistema


Modo Protegido - Segmentación


• En modo protegido, se define a los segmentos de memoria por

una estructura de datos llamada “descriptor”

• Los diferentes descriptores que puede tener un sistema están

contenidos en una tabla en memoria RAM.

• La definición de un segmento es mas compleja que en modo real,

por lo que el descriptor contiene datos como Base de segmento,

Tamaño del mismo y atributos.

• Los descriptores tienen un tamaño fijo de 8 bytes y contienen

campos para las distintas características necesarias para describir

un segmento

• Antes de pasar a modo protegido, debemos tener las tablas con

los descriptores establecidas memoria, y los recursos del

procesador que hacen uso de estas tablas deben estar

inicializados.


IA32 – Acceso a memoria segmentada

EIP, EDI,ESP,ESI

0

8

10

18

20

GDT (Global descriptor table)

Modo Protegido – Descriptor de segmento


Modo Protegido – Activación


• Todos los procesadores inician su funcionamiento en modo real

• La activación del modo protegido se realiza cambiando a 1 el bit

menos significativo del registro de control CR0 (bit PE)

• No obstante es indispensable contar previamente con las

estructuras de datos en memoria, e inicialización de registros que

necesita este modo:

• Dentro de la secuencia para pasar a modo protegido,

cambiar el bit PE es lo último que se hace

Campo tipo para descriptores de sistema (S=0)


Dirección Lógica vs Dirección lineal


Registros Hiden


Modelo de memoria FLAT


Modelo FLAT con protección de código


Modelo multisegmento



Lab 2

Subtitulo o nombre del capitulo

Universidad Tecnológica

Nacional

Pasaje a modo protegido

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